Коленчатый вал, маховик
Коленчатый вал с помощью шатунов воспринимает силы , действующие на поршни от давления газов в цилиндрах. Развиваемый на коленчатом валу крутящий момент передается механизмам трансмиссии автомобиля.
Коленчатый вал состоит из коренных шеек, шатунных шеек, щек соединяющих шейки, фланца или торцовой шейки, переднего конца (носка) и противовесов.
Прочность вала зависит от его размеров, применяемого материала и обработки.
Для большинства двигателей коленчатый вал изготавливают из углеродистой стали ковкой или штамповкой нагретых заготовок. После этого вал подвергают обработке резанием и термической обработке.
Шейки вала для получения точной и гладкой цилиндрической поверхности шлифуют и полируют, а для повышения их износоустойчивости подвергают поверхностной закалке токами высокой частоты на значительную глубину (2...4 мм).
После обработки проверяют правильность распределения массы вала относительно оси вращения, т.е. балансируют вал.
На двигателях некоторых марок (ЗМЗ, ВАЗ) применяют коленчатые валы , изготовленные путем точного литья из специального высокопрочного магниевого чугуна.
Валы из чугуна подвергают такой же обработке резанием и термической обработке, как валы из стали.
Коренными шейками вал устанавливают в подшипники картера двигателя, а к шатунным присоединяют нижние головки шатунов.
Коренные и шатунные шейки соединяются щеками. Места перехода шеек к щекам, которые для предотвращения поломок вала делают закругленными, называются галтелями.
Задняя коренная шейка коленчатого вала обычно имеет маслоотражательный гребень и резьбу или накатку для предотвращения утечки масла из картера двигателя.
В рядном четырехцилиндровом двигателе вал устанавливают на трех или пяти опорах, в рядном шестицилиндровом двигателе — на четырех или семи опорах. Чем больше число опор, тем выше жесткость вала и лучше условия его работы.
Вал с наибольшим возможным числом опор называется полноопорным.
Для подачи масла к шатунным подшипникам из коренных в щеках вала сверлят каналы , а в валы из чугуна при литье заделывают трубки.
Шатунные шейки коленчатых валов обычно снабжаются грязеуловителями, которые значительно улучшают очистку масла, поступающего к шатунным подшипникам, от механических примесей, снижая тем самым изнашивание шеек и подшипников.
Грязеуловитель представляет собой камеру, высверленную (или отлитую) в шатунной шейке и закрытую пробкой на резьбе или запрессовываемой заглушкой.
Масло поступает в грязеуловитель по каналу из коренного подшипника.
Противовесы коленчатого вала служат для разгрузки коренных подшипников от действия моментов, создаваемых центробежными силами, возникающими на кривошипах вала при его вращении, или для уравновешивания сил инерции поступательно движущихся частей.
Противовесы делают обычно как единое целое со щеками кривошипов или крепят к щекам наглухо специальными болтами, которые надежно стопорятся.
Коленчатые валы дизелей изготавливают особенно прочными и жесткими, что достигается применением специальной стали , увеличенными размерами щек и установкой вала на возможно большем количестве опор.
Коленчатый вал устанавливается в картер, которым называется нижняя часть блока двигателя, отлитая как единое целое с блоком цилиндров или как самостоятельная деталь и соединенная с блоком цилиндров.
В картере расположены коренные подшипники, в которые устанавливают коленчатый вал.
Каждый коренной подшипник состоит из гнезда, расположенного в стенках и перегородках картера, и крышки, которая точно (с помощью пазов или штифтов) входит в гнездо и крепится к основанию двумя или четырьмя болтами.
Для повышения точности отверстий под коренные подшипники в перегородках картер окончательно обрабатывают в сборе с прикрепленными к нему крышками. Поэтому крышки являются невзаимозаменяемыми и должны устанавливаться только на свои места в картере в соответствии со специальными метками.
Для коренных подшипников карбюраторных двигателей применяют тонкостенные сталеалюминиевые вкладыши с таким же составом антифрикционного слоя, как и для шатунных подшипников. Толщина вкладышей несколько больше, чем у шатунных подшипников.
Между краями подшипника и галтелями коренных шеек вала имеются зазоры, которые необходимы для удлинения вала при нагревании.
На внутренней поверхности вкладышей сделаны канавки и отверстия для прохода масла.
В гнездах вкладыши фиксируют отогнутыми усиками , входящими в пазы опоры.
Болты коренных подшипников во избежание деформации вкладышей затягивают со строго определенным усилием.
Момент затяжки болтов для двигателей разных типов должен быть в пределах 70...110 Нм.
Болты, как правило, имеют мелкую самостопорящуюся резьбу.
Один из коренных подшипников является установочным и служит для предотвращения осевых перемещений вала. При наличии тонкостенных вкладышей установочным обычно является передний подшипник. В этом случае на передней шейке вала с обеих сторон в выточках подшипника устанавливают сталеалюминиевые упорные шайбы.
Торцовая поверхность шайб соприкасается со шлифованной торцовой поверхностью щеки вала и со специальным упорным кольцом.
Осевой зазор вала, обеспечиваемый установочным подшипником, составляет 0,1...0,2 мм.
Маховик представляет собой чугунный, тщательно отбалансированный диск, имеющий определенную массу.
Маховик не только обеспечивает равномерное вращение коленчатого вала во время работы двигателя, но и способствует также преодолению сопротивления сжатия в цилиндрах при пуске двигателя. Кроме того, маховик, обладая энергией, запасенной при вращении, позволяет двигателю преодолевать кратковременные перегрузки, например при трогании автомобиля с места.
Маховик крепится к фланцу или торцовой шейке коленчатого вала болтами.
Для точного центрирования маховика на фланце служат установочные штифты , запрессованные в него, или буртик фланца или шейки.
На ободе маховика закреплено стальное зубчатое кольцо для пуска двигателя стартером и нанесены установочные метки для определения ВМТ поршня первого цилиндра и установки зажигания, а также балансировочные метки, необходимые для правильной сборки маховика с коленчатым валом и сохранения их балансировки.
